Hintergrund: Die gegenwärtigen Richtlinien zur Herzinsuffizienzbehandlung schenken der Beurteilung des rechten Ventrikels nur wenig Aufmerksamkeit, da nur begrenzte Daten zu Determinanten der rechtsventrikulären Funktion und den Mechanismen, die zu seiner Insuffizienz führen bzw. der Beziehung zu den Ergebnissen zur Verfügung stehen. Fragestellung: Es war die Aufgabe der Studie, die Prävalenz der rechtsventrikulären Dysfunktion (RVD) zu bestimmen, klinische und hämodynamische Korrelate zu identifizieren und die Beziehung zu kardialer Mortalität bei Herzinsuffizienz mit reduzierter linksventrikulärer Ejektionsfraktion (LVEF) hervorgerufen durch die nicht-ischämische Kardiomyopathie (NICM) einzuschätzen. Methoden: In dieser prospektiv angelegten Studie wurden 423 Patienten mit kardiovaskulärer Magnetresonanztomographie (CMR) untersucht. Zudem wurde bei 100 Patienten zeitnah zur CMR-Untersuchung eine Rechtsherzkatheteruntersuchung durchgeführt. Die kardiale Mortalität wurde als Studienendpunkt definiert. Ergebnisse: Während einer medianen Nachbeobachtungszeit von 6,2 Jahren (IQR: 2,9 bis 7,6) starben 101 (24 %) der Patienten aufgrund eines kardialen Versagens. Es stellte sich heraus, dass die rechtsventrikuläre Ejektionsfraktion (RVEF) ein starker Prädiktor für kardiale Mortalität nach Anpassung an Alter, NYHA-Klasse, systolischen Blutdruck, Herzfrequenz, Natrium und Kreatininserumspiegel, Myokardnarbe und linksventrikuläre Ejektionsfraktion (LVEF) ist. Patienten, die im Quintil mit der niedrigsten RVEF waren, hatten ein fast fünffach so hohes kardiales Mortalitätsrisiko im Vergleich zum höchsten Quintil (Hazard Ratio [95%-Konfidenzintervall (CI)]: 4,68 [2,43-9,02]; p<0,0001). Die RVEF hatte eine positive Korrelation zur LVEF (r=0,60; p=<0,0001), und eine umgekehrte Korrelation zum rechten Vorhofdruck (r=−0,32; p=0,001), mittleren pulmonalarteriellen Druck (r=−0,34, p=0,0005), transpulmonalen Gradienten (r=−0,28; p=0,006), aber keine mit dem pulmonalarteriellen Verschlussdruck (r=−0,15; p=0,13). In der multivariablen logistischen Regressionsanalyse des CMR und der klinischen und hämodynamischen Daten waren die LVEF (Odds Ratio [95%-CI]: 0,85 [0,78-0,92], p<0,0001), der transpulmonale Gradient (Odds Ratio [95%-CI]: 1,20 [1,09-1,32], p=0,0003) und der systolische Blutdruck (Odds Ratio [95%-CI]: 0,97 [0,94-0,99], p=0,02) die stärksten Prädiktoren für die RVD. Schlussfolgerungen: Die Untersuchung der RVEF mit CMR liefert wichtige prognostische Informationen unabhängig von etablierten Risikofaktoren bei Herzinsuffizienzpatienten. RVD steht in einer starken Verbindung mit beiden Kenngrößen der intrinsischen myokardialen Kontraktilität und der erhöhten Nachlast durch eine pulmonalvaskuläre Dysfunktion.:Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis 1 Einleitung 1.1 Einführung in die Problemstellung der vorliegenden Arbeit 1.2 Nicht-ischämische Kardiomyopathie 1.3 Die Bedeutung des rechten Ventrikels für die Entwicklung der Herzinsuffizienz 1.4 Magnetresonanztomographie als Untersuchungsmethode 1.4.1 Einführung in die CMR 1.4.2 Allgemeine Grundlagen der MRT 1.4.3 True Fast Imaging with Steady-State Precession (TrueFISP) 1.4.4 Turbo Fast Low-Angle Shot (Turbo-FLASH) 1.5 Rechtsherzkatheter als Standarduntersuchung 1.6 Ziele der Studie 2 Patienten und Methoden 2.1 Patientenpopulation 2.2 Untersuchungsprotokoll MRT 2.2.1 Untersuchungstechnik 2.2.2 Bildanalyse 2.3 Rechtsherzkatheteruntersuchung 2.4 Verlaufsuntersuchung 2.5 Statistische Analyse 3. Ergebnisse 3.1 Basischarakteristika 3.2 Ergebnisse der Nachfolgeuntersuchung 3.3 Zusammenhang zwischen rechtsventrikulärer Dysfunktion und kardialer Mortalität 3.4 Prädiktoren der kardialen Mortalität 3.5 Bestimmungsfaktoren der rechtsventrikulären Dysfunktion 4 Diskussion 4.1 Ergebnisdiskussion 4.2 Grenzen der Studie 4.3 Schlussfolgerungen der Diskussion 4.4 Perspektiven 4.4.1 Kompetenz bei der Patientenbehandlung und Fähigkeiten der Prozedur 4.4.2 Ausblick für die zukünftige Behandlung 5 Zusammenfassung 6 Literaturverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Eidesstattliche Erklärungen Einhaltung der gesetzlichen Regeln Danksagung / Background: Current heart failure (HF) management guidelines place little emphasis on right ventricular (RV) assessment, due to limited available data on determinants of RV function and mechanisms leading to its failure, and relation to outcomes. Objective: To determine the prevalence of RV dysfunction (RVD), identify clinical and hemodynamic correlates, and assess the relation to cardiac mortality in HF with reduced left ventricular ejection fraction (LVEF) from non-ischemic cardiomyopathy (NICM). Methods: This study prospectively examined 423 patients with cardiovascular magnetic resonance (CMR). Right-heart catheterization was performed in 100 patients. The prespecified study endpoint was cardiac mortality. Results: During a median follow-up time of 6.2 years (IQR: 2.9 to 7.6) 101 (24%) patients died of cardiac causes. RVEF was a strong independent predictor of cardiac mortality after adjustment for age, HF functional class, systolic blood pressure, heart rate, serum sodium and creatinine levels, myocardial scar, and LVEF. Patients with the lowest quintile of RVEF had a near five-fold higher cardiac mortality risk compared to the highest quintile (hazard ratio [95% confidence interval (CI)]: 4.68 [2.43-9.02], p<0.0001). RVEF was positively correlated with LVEF (r=0.60, p=<0.0001), and inversely correlated with right atrial pressure (r=−0.32, p=0.001), mean pulmonary artery pressure (r=−0.34, p=0.0005), transpulmonary gradient, (r=−0.28, p=0.006) but not with pulmonary wedge pressure (r=−0.15, p=0.13). In multivariable logistic regression analysis of CMR, clinical, and hemodynamic data, LVEF, transpulmonary gradient, and systolic blood pressure were the strongest predictors of RVD (odds ratio [95% CI]: 0.85 [0.78-0.92], p<0.0001; 1.20 [1.09-1.32], p=0.0003; 0.97 [0.94-0.99], p=0.02, respectively). Conclusion: CMR assessment of RVEF provides important prognostic information independent of established risk factors in HF patients. RVD is strongly associated with both indices of intrinsic myocardial contractility and increased afterload from pulmonary vascular dysfunction.:Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis 1 Einleitung 1.1 Einführung in die Problemstellung der vorliegenden Arbeit 1.2 Nicht-ischämische Kardiomyopathie 1.3 Die Bedeutung des rechten Ventrikels für die Entwicklung der Herzinsuffizienz 1.4 Magnetresonanztomographie als Untersuchungsmethode 1.4.1 Einführung in die CMR 1.4.2 Allgemeine Grundlagen der MRT 1.4.3 True Fast Imaging with Steady-State Precession (TrueFISP) 1.4.4 Turbo Fast Low-Angle Shot (Turbo-FLASH) 1.5 Rechtsherzkatheter als Standarduntersuchung 1.6 Ziele der Studie 2 Patienten und Methoden 2.1 Patientenpopulation 2.2 Untersuchungsprotokoll MRT 2.2.1 Untersuchungstechnik 2.2.2 Bildanalyse 2.3 Rechtsherzkatheteruntersuchung 2.4 Verlaufsuntersuchung 2.5 Statistische Analyse 3. Ergebnisse 3.1 Basischarakteristika 3.2 Ergebnisse der Nachfolgeuntersuchung 3.3 Zusammenhang zwischen rechtsventrikulärer Dysfunktion und kardialer Mortalität 3.4 Prädiktoren der kardialen Mortalität 3.5 Bestimmungsfaktoren der rechtsventrikulären Dysfunktion 4 Diskussion 4.1 Ergebnisdiskussion 4.2 Grenzen der Studie 4.3 Schlussfolgerungen der Diskussion 4.4 Perspektiven 4.4.1 Kompetenz bei der Patientenbehandlung und Fähigkeiten der Prozedur 4.4.2 Ausblick für die zukünftige Behandlung 5 Zusammenfassung 6 Literaturverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Eidesstattliche Erklärungen Einhaltung der gesetzlichen Regeln Danksagung

Eight carriers of the A3243G mutation of mitochondrial DNA without stroke-like episodes were monitored for up to 7 years in clinical and metabolic studies, by magnetic resonance imaging (MRI) and positron emission tomography (PET). None developed mitochondrial encephalopathy (MELAS), but 2 developed diabetes mellitus, 1 terminal kidney failure and 2 cardiomyopathy. One patient improved markedly under ubiquinone. Electroencephalography showed progressive slowing in 2 cases, but electrophysiological tests and MRI were otherwise noncontributary. PET showed widespread cortical and basal ganglion metabolic deficits in 6 cases. We conclude that internal medical complications are more common than MELAS in adult carriers of the mutation. PET findings, firstly reported in such patients, suggest that chronic subclinical encephalopathy is very frequent, and PET may play a role in monitoring in the future. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

Background: Serotonin has been implicated in impulsive behaviours such as temporal discounting. While animal studies and theoretical approaches suggest that reduced tonic serotonin levels increase temporal discounting rates and vice versa, evidence from human studies is scarce and inconclusive. Furthermore, an important modulator of serotonin signalling, a genetic variation in the promoter region of the serotonin transporter gene (5-HTTLPR), has not been investigated for temporal discounting so far. Objective: First, the purpose of this study was to test for a significant association between 5-HTTLPR and temporal discounting. Second, we wished to investigate the effect of high/low tonic serotonin levels on intertemporal choice and blood oxygen-level-dependent response, controlling for 5-HTTLPR. Methods: We tested the association of 5-HTTLPR with temporal discounting rates using an intertemporal choice task in 611 individuals. We then manipulated tonic serotonin levels with acute tryptophan interventions (depletion, loading, balanced) in a subsample of 45 short (S)-allele and 45 long (L)/L-allele carriers in a randomised double-blind crossover design using functional magnetic resonance imaging and an intertemporal choice task. Results: Overall, we did not find any effect of serotonin and 5-HTTLPR on temporal discounting rates or the brain networks associated with valuation and cognitive control. Conclusion: Our findings indicate that serotonin may not be directly involved in choices including delays on longer timescales such as days, weeks or months. We speculate that serotonin plays a stronger role in dynamic intertemporal choice tasks where the delays are on a timescale of seconds and hence are therefore directly experienced during the experiment.

Magnetresonanztomographische Studie zur altersabhängigen Abbildung der Wachstumsknorpel des distalen Radius des Pferdes unter besonderer Berücksichtigung des Epiphysenfugenknorpels. Es wurden magnetresonanztomographische Untersuchungen von 28 Gliedmaßenabschnitten des distalen Radius im Alter von zwei Tagen bis 17 Jahren durchgeführt. Die Studie wurde an einem 1,5 Tesla Magnetom “Symphony“ (Siemens) in vier unterschiedlichen Sequenzen (T1-gewichtet T1w, T2-gewichtet T2w, Protonendichte PD, T2 Double Echo in Steady State T2-dess) und zwei Schnittebenen (dorsal, sagittal) durchgeführt. Die Darstellung der knorpeligen Wachstumsregionen des distalen Radius mit besonderem Hinblick auf seine Epiphysenfuge wurde deskriptiv erfasst und altersbedingte Unterschiede definiert. Die durchschnittliche Dicke des sich darstellenden Epiphysenfugenknorpels wurde in zwei Sequenzen (T1w und T2-dess) vermessen und in Bezug zu dem ansteigenden Alter des Probenmaterials gesetzt. Die Proben konnte man fünf Gruppen zuordnen. In Gruppe 1 konnten sowohl der Wachstumsknorpel der distalen Ossifikationszentren als auch die knorpeligen Anteile der Epi- und Apophysenfugen dargestellt werden. In der Gruppen 2 ließen sich die Apo- und Epiphysenfugen darstellen, in Gruppe 3 nur die Epiphysenfugen. Gruppe 4 beschrieb partiell geschlossene Epiphysenfugen und in Gruppe 5 stellten sich nur 88 noch Fugennarben dar. Eine alterskorrelierende Abnahme der mittleren Knorpeldicke der Epiphyse konnte mittels Vermessungen der Knorpelschichten nachgewiesen werden. Der hyaline Knorpel war mit den gewählten Sequenzen sehr gut beurteilbar. Der Wachstumsknorpel der Epi- und Apophysen stellte sich in den T1w und PD mit hell-intermediärer und in den T2w mit intermediärer Signalintensität dar. Die knorpeligen Anteile der Epi- und Apophysenfuge wurden in T1w intermediär bis hellintermediär, in T2w hell-intermediär und in der PD hell-intermediär bis hyperintens dargestellt. Angrenzende Strukturen wie die subchondrale Knochenplatte und die Mineralisationszone der Epiphysenfuge konnten in dunkel-intermediären bis hypointensen Signalen abgebildet werden. Die Magnetresonanztomographie (MRT) hat sich als geeignetes Verfahren erwiesen, die knorpeligen Strukturen der Wachstumsregion des distalen Radius des Pferdes bildlich wiederzugeben. Altersabhängige strukturelle Unterschiede konnten im MRT dargestellt werden. Damit leistet die vorgestellte Studie einen wichtigen Beitrag über die anatomischen Verhältnisse und deren physiologische Darstellung.

Mesenchymale Stammzellen (MSC) werden bereits in klinischen Studien zur Behandlung verschiedener Krankheiten eingesetzt. Über deren Wirkmechanismus und Verbleib nach Applikation ist jedoch noch wenig bekannt. Die in vivo-Nachverfolgung markierter MSC mittels Magnetresonanztomographie stellt eine mögliche Methode zur Erlangung weiterer Erkenntnisse dar. Zu diesem Zweck können die MSC mittels superparamagnetischen Eisenoxid (SPIO)-Partikeln markiert werden. In dieser Arbeit wurden 3 verschiedene SPIO-Produkte zur Markierung oviner und equiner MSC verwendet: Endorem™, Resovist® und Molday ION Rhodamine B™. Die Produkte wurden hinsichtlich ihrer Einflüsse auf die biologischen Eigenschaften der MSC, ihrer Markierungseffizienz und –selektivität verglichen. Desweiteren wurde die produktspezifische magnetresonanztomographische Nachverfolgbarkeit der SPIO-markierten MSC untersucht. Weiterführendes Ziel war die Selektion des am besten geeigneten SPIO-Produktes für die Verwendung in einem in vivo-Großtierversuch zur magnetresonanztomographischen Nachverfolgung SPIO-markierter MSC nach Applikation in arthrotische Gelenke. Die MSC wurden dazu aus dem Knochenmark von je 5 gesunden Schafen und Pferden isoliert, bis zur Passage 4 (P4) expandiert und schließlich mit den verschiedenen SPIO-Produkten markiert. Unmarkierte MSC der gleichen Tiere dienten zur Kontrolle. Proliferationsvermögen sowie tripotentes Differenzierungspotential wurden in vitro untersucht. Zur Evaluierung von Markierungsselektivität und -effizienz der SPIO-Produkte wurden die MSC ab der P4 bis zur P7 wöchentlich passagiert. Ein semiquantitatives histologisches Auswertungssystem basierend auf der Preußisch Blau-Färbung sowie T2*w-GRE-Sequenzen an einem 0,5T-MRT-System wurden zur Evaluierung genutzt. Markierungsselektivität bezeichnete die intra- oder extrazelluläre Lokalisation der SPIO-Partikel. Markierungseffizienz beschrieb die Menge intrazellulär vorhandener SPIO-Partikel. Es wurde gezeigt, dass sich ovine und equine MSC mit allen 3 untersuchten SPIO-Produkten erfolgreich markieren ließen. Die Ergebnisse der in vitro-Untersuchungen ergaben keine Unterschiede zwischen SPIO-markierten und unmarkierten MSC hinsichtlich des Proliferationsvermögens, der adipogenen oder osteogenen Differenzierungsfähigkeit. Jedoch wurde eine deutliche Verminderung des chondrogenen Differenzierungspotentials SPIO-markierter MSC beobachtet, welche von der Menge intrazellulär vorhandener SPIO-Partikel und somit von der Markierungseffizienz abhängig war. Zum Zeitpunkt der initialen Markierung konnte nur Molday ION Rhodamine B™ eine selektive und effiziente Zellmarkierung gewährleisten. Mit Endorem™ konnte eine selektive, jedoch keine ausreichend effiziente Zellmarkierung erreicht werden. Resovist® dagegen bewirkte zwar eine effiziente, aber sehr unselektive initiale Zellmarkierung: Mittels Preußisch Blau-Färbung wurde gezeigt, dass große Mengen von SPIO-Partikeln nur extrazellulär anhefteten. Die 3 verschiedenen SPIO-Produkte führten weiterhin zu unterschiedlich starken hypointensen MRT-Signalen der markierten MSC, welche im Verlauf der 3-wöchigen Versuchsdauer bei allen 3 Produkten stetig abnahmen. Unmarkierte MSC waren isointens, also mittels MRT nicht darstellbar und daher nicht nachverfolgbar. Stets verursachten Resovist®-markierte MSC das stärkste hypointense MRT-Signal, gefolgt von Molday ION Rhodamine B™ und Endorem™. Resovist®-markierte MSC konnten mittels MRT bei beiden Spezies über den längsten Zeitraum nachverfolgt werden (ovine MSC bis 16 Tage, equine MSC bis 23 Tage nach Markierung). Aufgrund der exzellenten initialen Markierungseigenschaften (hohe Markierungsselektivität und –effizienz sowie gute Nachverfolgbarkeit) eignet sich Molday ION Rhodamine B™ besonders gut für die SPIO-Markierung von MSC zur Nachverfolgung mittels MRT. Molday ION Rhodamine B™ verspricht somit eine erfolgreiche Anwendung in einem in vivo-Versuch zur magnetresonsztomographischen Nachverfolgung von MSC nach Applikation in arthrotische Gelenke. / Mesenchymal stem cells (MSC) are already used in clinical studies for treatment of different diseases. However, their mechanism of action and fate after application are still not fully understood. In vivo tracking of labeled MSC via magnetic resonance imaging (MRI) is a possible method to achive further knowledge. For this purpose MSC can be labelled with superparamagnetic iron oxide (SPIO) particles. For this study 3 different SPIO products were employed for labelling of ovine and equine MSC: Endorem™, Resovist®,, and Molday ION Rhodamine B™. The products were compared in terms of their influence on biologic behaviour of the MSC, their labelling efficiency, and selectivity. Furthermore, product specific magnetic resonance traceability of SPIO labelled MSC was evaluated. Final aim was the selection of the most suitable SPIO product to be used in an in vivo large animal study employing MRI tracking of SPIO labelled MSC after application into osteoarthritic joints. MSC therefore, were isolated from bone marrow of each 5 healthy sheep and horses, expanded up to passage 4 (p4), and labelled by the different SPIO products. Unlabelled MSC from the same animals served as control. Proliferation potential and tripotent differentiation capacities were assessed in vitro. For evaluation of labelling selectivity and efficiency of the SPIO products MSC were passaged weekly from p4 up to p7. Semiquantitative histological scoring based on Prussian blue staining and images using T2*w GRE sequences in a 0.5T MRI system were used. Labelling selectivity describes the intra- or extracellular localisation of the SPIO particles. Labelling efficiency describes the amount of intracellular SPIO particles. It was shown that ovine and equine MSC could be successfully labelled by all 3 evaluated SPIO products. The results of the in vitro experiments did not show differences between labelled and unlabelled MSC in terms of proliferation potential, adipogenic or osteogenic differentiation capacities. However, an inhibited chondrogenic differentiation capacity of SPIO labelled MSC was observed, which was dependend on the amount of intracellular SPIO particles and therefore, also on labelling efficiency. At the time of initial labelling, only Molday ION Rhodamine B™ showed selective and efficient cell labelling. With Endorem™ selective, but not efficient cell labelling was achieved. Resovist®, in contrast, caused efficient but very unselective initial cell labelling: By Prussian blue staining it was shown that large amounts of SPIO particles were attached extracellularly. These 3 different SPIO products led to variable hypointense MRI signals of the labelled MSC which decreased in all 3 products during the 3 week study period. Unlabelled MSC were isointense, thus not visible, and therefore, not traceable using MRI. At every point of time, Resovist® labelled MSC resulted in the most hypointense MR signals, followed by Molday ION Rhodamine B™ and Endorem™. Resovist® labelled MSC were traced over the longest time span (ovine MSC until 16 days, equine MSC until 23 days post labelling). Due to excellent initial labelling properties (high labelling efficiency and selectivity, good traceability) Molday ION Rhodamine B™ suits best for SPIO labelling of MSC to be tracked by MRI. Molday ION Rhodamine B™ therefore, promises a successful use in an in vivo study using MRI for MSC tracking after application into osteoarthritic joints.

Die Darstellung der Seitenbänder des Hufgelenkes und ihrer Erkrankungen mit Hilfe der Magnetresonanztomographie am stehenden Pferd Mit Einführung des Hallmarq Equine Limb Scanner® wurde es möglich, die distalen Gliedmaßenabschnitte des Pferdes und speziell den Huf einer magnetresonanztomographischen Untersuchung am stehend sedierten Tier zu unterziehen. Die Diagnose der Erkrankung der Kollateralbänder des Hufgelenkes wird damit deutlich einfacher möglich, falls der Niederfeldtomograph hierfür geeignet ist. Zur Bewertung der Eignung des Equine Limb Scanner wurden im Zeitraum von 2005 bis 2009 aus eintausend an der Pferdeklinik Bargteheide mittels des Hallmarq Equine Limb Scanner® 0,27 T-Systems im Stehen untersuchten Pferden diejenigen 69 Patienten ausgewählt, welche ausschließlich eine Erkrankung im Bereich der Kollateralbänder des Hufgelenkes aufwiesen. Die Untersuchung erfolgte damit bei gleichzeitiger physiologischer Zug- und Druckbelastung des zu untersuchenden Gliedmaßenabschnittes. Die Beurteilung der Kollateralbänder und ihrer Erkrankungen wurden anhand eines transversalen und frontalen Fast Spin Echo T2 gewichtet durchgeführt. Um den Ursprungsbereich des Kollateralbandes am Kronbein und den Ansatzbereich am Hufbein zu bewerten wurden zusätzlich Gradientenechos T1 und T2* gewichtet, sowie die STIR Sequenz genutzt. Die Verwendung des Fast Spin Echos T2w mit einer Echozeit von TE=84 ms sowie eine fachgerechte Positionierung des Hufes im Magneten diente zum Ausschluss eines möglichen Magic Angle Effect. Das Kollateralband wurde in drei definierte Zonen (Ursprung, Korpus, Insertion) eingeteilt, um die genaue Lokalisation der Läsion zu beschreiben. Dabei konnte beobachtet werden, dass der Kollateralbandursprung (36%) am häufigsten betroffen ist, gefolgt von Schäden in allen drei Zonen (20%) sowie Ursprung und Korpus (20%), Insertion (16%), und Schäden nur am Korpus (3%) und Korpus und Insertion (3%), Ursprung und Insertion (2%). Bei der klinischen Untersuchung fiel auf, dass bei fast allen Patienten die Lahmheit sowohl auf dem harten als auch auf dem weichen Zirkel jeweils auf der inneren Hand am deutlichsten zu erkennen war. Das Phänomen der schlechten Abgrenzung des Kollateralbandes zu seiner Umgebung (poorly defined borders) wurde im transversalen und frontalen Fast Spin Echo T2w beurteilt. Hierbei konnte festgestellt werden, dass diese Veränderung hauptsächlich im Ursprungsbereich vorkommt. Bei 70% der Patienten mit einem lateralen Kollateralbandschaden im Ursprungsbereich am Kronbein und bei 59% der Patienten mit einem medialen Kollateralbandschaden im Ursprungsbereich am Kronbein konnte dies beobachtet werden. Zur Feststellung einer knöchernen Beteiligung von Kron- und/oder Hufbein wurden zusätzlich Gradientenechos T1 und T2*w sowie die STIR Sequenz hinzugezogen. Dabei zeigte sich, dass eine Beteilung des Knochens vorwiegend im Bereich der medialen Insertion (53%) und weniger lateral (27%) vorkommt. Im Ursprungsbereich ist diese lateral in 16% der Fälle und medial in 3% der Fälle vorzufinden. Die Durchmesser des medialen und lateralen Kollateralbandes im Ursprungs-, Korpus-, und Insertionsbereich wurden im Bild eines transversalen Fast Spin Echo T2w ermittelt. Dazu wurden zusätzlich Referenzwerte von 23 klinisch und magnetresonanztomographisch gesunden Patienten angefertigt. Es wurde festgestellt, dass die Mittelwerte der Flächen der medialen Kollateralbänder in allen drei Zonen bei erkrankten Patienten statistisch signifikant größer waren als bei gesunden Pferden (Ursprung p=0,0297, Korpus p=0,00285 und Insertion p=0,0001603). Die Mittelwerte der Flächen der lateralen Kollateralbänder unterschieden sich bei gesunden und kranken Patienten im Ursprungs-, und Korpusbereich nicht signifikant (Ursprung p=0,4372, Korpus p=0,6258), im Bereich der lateralen Insertion konnte ein deutlicher aber statistisch nicht signifikanter Unterschied (p=0,0753) beobachtet werden bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von α=0,05. Die Ergebnisse dieser Arbeit untermauern die Wichtigkeit moderner bildgebender Verfahren zur Ergänzung und Vervollständigung der klinischen Untersuchung, der Diagnosefindung, der differentialdiagnostischen Abgrenzung, der Therapieplanung und prognostischer Aussagen. Insbesondere im Hufbereich liefert die Magnetresonanztomographie wichtige Informationen zur Erkennung der erkrankten Struktur. Sie bietet eine differenzierte Abgrenzung einer erkrankten Struktur, in diesem Fall der Seitenbänder, die bisher häufig dem Begriff Hufrollensyndrom zugeordnet wurde und mit herkömmlichen bildgebenden Verfahren nicht oder nur teilweise dargestellt werden konnte. Die Untersuchung mit dem Hallmarq Equine Limb Scanner® Niederfeldtomographen am stehend sedierten Pferd ist hierfür nach vorliegenden Ergebnissen hervorragend geeignet.

In der retrospektiven, monozentrischen Studie soll die Sicherheit von magnet-resonanztomographischen (MRT) Untersuchungen bei Patienten mit implantiertem Neurostimulator untersucht werden. Von November 2011 bis einschließlich März 2019 wurden am SRH Wald-Klinikum Gera insgesamt 171 MRT-Untersuchungen an Patienten mit implantiertem rücken-marknahem Neurostimulator (Spinal Cord Stimulation, SCS; Dorsal Root Ganglion Stimulation, DRG-S) durchgeführt. Zudem konnten 22 MRT-Anforderungen ohne Durchführung einer MRT-Untersuchung identifiziert und die Gründe für die nicht erfolgte MRT-Untersuchung ausgewertet werden. Aufgrund initial geringer Fallzahl wurde in Absprache mit der zuständigen Ethikkommission der Auswertungszeitraum für MRT-Untersuchungen an Patienten mit DRG-S bis einschließlich Oktober 2020 erweitert, hierdurch konnten elf weitere Untersuchungen ausgewertet werden. Von den im Beobachtungszeitraum in unserem Klinikum implantierten Patienten haben 28% in der eigenen Einrichtung mindestens eine MRT-Untersuchung erhalten. Retrospektiv konnte eine Vorhersagbarkeit des MRT-Bedarfs nur in 22% der Anforde-rungen zum Zeitpunkt der Implantation unterstellt werden. Aber selbst in Kenntnis anatomischer Besonderheiten bleibt eine prospektive Vorhersagbarkeit des künftigen MRT-Bedarfs sehr vage. MRT-Untersuchungen für Patienten mit rückenmarknahem Neurostimulator sind nur selten innerhalb der Zulassungskriterien möglich. Hauptgründe sind die fehlende Zulassung von einzelnen Komponenten, die Elektrodenlage und Einschränkungen bezüglich der untersuchbaren Körperregionen bzw. der technischen Voraus-setzungen für eine MRT-Bildgebung. Im Ergebnis unserer Studie sind bei adäquater 4 Implantatvorbereitung, Patientenaufklärung und Beachtung von definierten Abbruch-kriterien (deutliche Erwärmung der Implantate, Auftreten von sensomotorischen Stimulationssensationen, neue Schmerzen im Bereich der Implantate) MRT-Unter-suchungen auch für diese Patientengruppe relativ sicher. In unserem Patientengut, welches sowohl die epidurale Rückenmarkstimulation (156 Fälle) als auch die Dorsal Root Ganglion Stimulation (26 Fälle) umfasst, traten ein schwerwiegendes uner-wünschtes Ereignis (0,6%), zwölf möglicherweise implantatbezogene unerwünschte Ereignisse (7,0%) und drei unerwünschte Ereignisse ohne Zusammenhang mit dem Implantat (1,8%) auf. Nach unserer Kenntnis ist dies die erste wissenschaftliche Arbeit, die MRT-Unter-suchungen bei Patienten mit Systemen zur Dorsal Root Ganglion Stimulation erfasst. Auch handelt es sich um die erste Publikation hinsichtlich von Systemen zur Spinal Cord Stimulation des Herstellers Abbott Laboratories und übernommener Gesell-schaften (St. Jude Medical, Inc., Advanced Neuromodulation Systems, Inc.). Zum MRT-Bedarf von Patienten mit implantiertem Neurostimulator gibt es bisher nur zwei US-amerikanische Arbeiten; auch die Vorhersagbarkeit des künftigen MRT-Bedarfs wurde von uns erstmals untersucht.:1. Bibliographische Beschreibung 2. Abkürzungsverzeichnis 3. Einführung 3.1 Begriffsbestimmung: Neuromodulation, Neurostimulation 3.2 Spinal Cord Stimulation (SCS) 3.3 Dorsal Root Ganglion Stimulation (DRG-S) 3.4 Magnetresonanztomographie (MRT) 3.5 Problematik von MRT-Untersuchungen bei Patienten mit Neurostimulator und im bzw. nahe am zentralen Nervensystem platzierten Elektroden 3.6 Ziel der Arbeit 4. Publikationen 4.1 Publikation 1: MRT-Bedarf und Vorhersagbarkeit 4.2 Publikation 2: MRT-Sicherheit von SCS-Systemen 4.3. Ergänzende Daten zu MRT-Untersuchungen mit SCS-Systemen 4.3.1 Materialien und Methoden 4.3.2 Analyse der MRT-Anmeldungen ohne folgende MRT-Untersuchung 4.3.3 Ergänzende demographische Daten 4.3.4 MRT-Diagnostik mit unvollständigen oder defekten SCS-Systemen 4.3.5 Analyse der technischen Parameter 4.3.6 MRT-Diagnostik mit SCS-Systemen anderer Hersteller 4.4 Publikation 3: MRT-Sicherheit von DRG-S-Systemen 5. Zusammenfassung der Arbeit 6. Literaturverzeichnis 7. Anlagen 7.1 Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit 7.2 Darstellung des eigenen Beitrags 7.3 Lebenslauf 7.4 Publikationsverzeichnis 7.4.1 Beiträge in Fachzeitschriften 7.4.2 Posterbeiträge 7.4.3 Wissenschaftliche Vorträge 7.5 Danksagung

The ability to read proficiently is key to social participation and an important premise for individual well-being and vocational success. Individuals with developmental dyslexia, a highly prevalent neurodevelopmental disorder affecting hundreds of millions of children and adults worldwide, face severe and persistent difficulties in attaining adequate reading levels. Despite years of extensive research efforts to elucidate the neurobiological origin of this disorder, its exact etiology remains unclear to date. In this context, most neuroimaging research on dyslexia in humans has focused on the cerebral cortex and has identified alterations in a distributed left-lateralized cortical language network. However, pioneering post-mortem human studies and animal models suggest that dyslexia might also be associated with alterations in subcortical sensory thalami and early sensory pathways. The largely cortico-centric view of dyslexia is due in part to considerable technical challenges in assessing the human sensory thalami non-invasively using conventional magnetic resonance imaging (MRI). As a result, the role that sensory thalami may play in dyslexia has been largely unaddressed. In this dissertation, I leveraged recent advances in high-field MRI to investigate the role of the human lateral geniculate nucleus (LGN) of the visual thalamus in adults with dyslexia in-vivo. In three multi-modal high-field MRI studies, I show that (i) dyslexia is associated with structural alterations in the direct V1-bypassing white matter pathway connecting the LGN with cortical motion-sensitive area V5/MT in the left hemisphere; (ii) the connectivity strength of which predicts a core symptom of the disorder, i.e., rapid naming ability. I further demonstrate that (iii) the two major functional subdivisions of the LGN can be distinguished non-invasively based on differences in tissue microstructure; and that (iv) adults with dyslexia show functional response alterations specifically in the magnocellular subdivision of the LGN. I also demonstrate that this subdivision deficit (v) is more pronounced in male than female dyslexics; and (vi) predicts rapid naming ability in male dyslexics only. The results of this doctoral thesis are the first to confirm previous post-mortem evidence of LGN alterations in dyslexia in-vivo and point to their relevance to key symptoms of the disorder. In synergy, our research findings offer new perspectives on explanatory models of dyslexia and bear potential implications also for prospective treatment strategies.:Contribution Statement i Acknowledgments iii Abstract v Table of Contents vii 1 General Introduction 1 1.1 Developmental Dyslexia 1 1.1.1 Diagnostic Criteria 1 1.1.2 Prevalence and Etiology 2 1.1.3 Cognitive and Behavioral Symptoms 3 1.1.4 Explanatory Models in Cognitive Neuroscience 4 1.2 Lateral Geniculate Nucleus 7 1.2.1 Anatomy and Function 7 1.2.2 Technical Challenges in Conventional MRI 8 1.2.3 High-Field MRI 9 1.3 Research Aim and Chapter Outline 10 2 Altered Structural Connectivity of the Left Visual Thalamus in Developmental Dyslexia 13 2.1 Summary 14 2.2 Results and Discussion 15 2.3 Conclusions 22 2.4 Materials and Methods 23 2.4.1 Subject Details 23 2.4.2 High-Resolution MRI Acquisition and Preprocessing 23 2.4.3 Lateral Geniculate Nucleus Definition 24 2.4.4 Cortical Region of Interest Definition 26 2.4.5 Probabilistic Tractography 27 2.4.6 Quantification and Statistical Analysis 29 2.5 Supplementary Information 30 3 Mapping the Human Lateral Geniculate Nucleus and its Cytoarchitectonic Subdivisions Using Quantitative MRI 33 3.1 Abstract 34 3.2 Introduction 35 3.3 Materials and Methods 37 3.3.1 In-Vivo MRI 37 3.3.2 Post-Mortem MRI and Histology 41 3.4 Results 44 3.4.1 Lateral Geniculate Nucleus Subdivisions in In-Vivo MRI 44 3.4.2 Lateral Geniculate Nucleus Subdivisions in Post-Mortem MRI 46 3.5 Discussion 50 3.6 Supplementary Information 54 3.6.1 In-Vivo MRI 54 3.6.2 Post-Mortem MRI and Histology 58 3.6.3 Data and Code Availability 60 4 Dysfunction of the Visual Sensory Thalamus in Developmental Dyslexia 61 4.1 Abstract 62 4.2 Introduction 63 4.3 Materials and Methods 66 4.3.1 Subject Details 66 4.3.2 High-Resolution MRI Experiments 66 4.3.3 High-Resolution MRI Acquisition and Preprocessing 67 4.3.4 Lateral Geniculate Nucleus Definition 68 4.3.5 Quantification and Statistical Analysis 69 4.4 Results 70 4.5 Discussion 75 4.6 Supplementary Information 77 4.6.1 Supporting Methods 77 4.6.2 Supporting Results 81 4.6.3 Data and Code Availability 82 5 General Conclusion 83 5.1 Summary of Research Findings 83 5.2 Implications for Dyslexia Models 84 5.2.1 Phonological Deficit Hypothesis 84 5.2.2 Magnocellular Theory 84 5.2.3 Model According to Ramus 85 5.2.4 Need for Revised Model 86 5.3 Implications for Remediation 87 5.4 Research Prospects 88 5.5 Brief Concluding Remarks 90 6 Bibliography 91 7 List of Tables 113 8 List of Figures 115 9 Selbstständigkeitserklärung 117

We investigated development from adolescence to young adulthood of neural bottom-up and top-down processes using a functional magnetic resonance imaging task on emotional attention. We followed 249 participants from age 14–22 in up to four waves resulting in 687 total scans of a matching task in which participants decided whether two pictures were the same including distracting emotional or neutral scenes. We applied generalized additive mixed models and a reliability approach for longitudinal analysis. Reaction times and error rates decreased longitudinally. For top-down processing, we found a longitudinal increase for the bilateral inferior frontal gyrus (IFG) for negative stimuli and in the left IFG also for positive and neutral stimuli. For bottom-up activation in the bilateral amygdala, we found a relative stability for negative and neutral stimuli. For positive stimuli, there was an increase starting in the twenties. Results show ongoing behavioral and top-down prefrontal development relatively independent from emotional valence. Amygdala bottom-up activation remained stable except for positive stimuli. Current findings add to the sparse literature on longitudinal top-down and bottom-up development into young adulthood and emphasize the role of reliability. These findings might help to characterize healthy in contrast to dysfunctional development of emotional attention.

Die im Rahmen dieser Arbeit vorgestellten Studien führen zu einer Erweiterung der Indikationen der kardiovaskulären Magnetresonanztomographie bei der Diagnostik der koronaren Herzerkrankung. Die Methoden zur schnellen Erfassung der Myokardbewegung bis hin zu Echtzeittechniken, zur Bestimmung der Myokardperfusion, zur Quantifizierung von hibernating Myokard und zur Unterdrückung von Atemartefakten bei der Koronararteriendarstellung oder Koronarflussmessung wurden optimiert und in klinischen Studien evaluiert. Die Magnetresonanztomographie ist der Echokardiographie bei Dobutamin-Stress-Untersuchungen zur Erkennung einer koronaren Herzerkrankung signifikant überlegen, was sich insbesondere durch die bessere Bildqualität erklärt. Dabei kann zur Überwachung der Patienten während der Stressuntersuchung auf Echtzeitverfahren zurückgegriffen werden, die sowohl für eine quantitative Analyse der linksventrikulären Funktion, als auch für die Erkennung von stressinduzierten Wandbewegungsstörungen geeignet ist. Für die Beurteilung der Myokardperfusion ist die Magnetresonanztomographie mit herkömmlichen Techniken wie SPECT oder PET vergleichbar. Dabei ist insbesondere die Analyse der Einwaschgeschwindigkeit eines Kontrastmittelbolus in Ruhe und unter Vasodilatation geeignet, ischämische und normal perfundierte Myokardabschnitten zu differenzieren. Für die Abbildung der Koronararterien haben sich insbesondere Navigatortechniken als sinnvoll erwiesen. Dabei kann die Anwendung optimierter Korrekturverfahren der Zwerchfellposition zu einer Verringerung von ateminduzierten Bewegungsartefakten führen. Mit Hilfe diese Navigatortechnik können auch Koronarflussmessungen optimiert und ihre Genauigkeit im Vergleich zur intravaskulären Doppler-Sonographie durch Verbesserung der räumlichen und zeitlichen Auflösung gesteigert werden. Damit steht die kardiovaskuläre Magnetresonanztomographie an der Schwelle zum breiten Einsatz in der klinischen Routine. Das derzeitige Indikationsspektrum ist für eine integrative und genaue Untersuchung geeignet und kann in den nächsten Jahren durch weitere Aspekte (z.B. Darstellung von Gefäßplaques, Anwendung spezifischer Kontrastmittel) noch erweitert werden. / The studies compiled in the following manuscript lead to a broadening of indications for cardiovascular magnetic resonance imaging for the diagnosis of coronary artery disease Methods for rapid assessment of myocardial motion including real-time techniques, for the determination of myocardial perfusion, for the quantification of hibernating myocardium, and for the reduction of artefacts from breathing motion for the visualization of the coronary arteries and coronary flow measurements were optimised and evaluated in clinical studies. Dobutamin stress magnetic resonance imaging is superior to dobutamine stress echocardiography for the detection of coronary artery disease, which is mainly due to the superior image quality. For patient monitoring real-time techniques can be used which allow quantitative assessment of left ventricular function and detection of stressinduced wall motion abnormalities. The accuracy of perfusion measurements with magnetic resonance imaging is comparable to conventional techniques such as SPECT of PET. Especially the analysis of the wash-in of a contrast agent bolus at rest and during vasodilation allows a differentiation of ischemic and normal myocardium. For coronary artery imaging especially navigator techniques have been shown to be useful. The application of optimised correction techniques for the position of the diaphragm can lead to a reduction of breathing induced artefacts. Thus, cardiovascular magnetic resonance is on its way towards broad clinical application. The current spectrum of indications allows an integrative and accurate examination and can be expanded with additional aspects (e.g. plaque imaging, use of specific contrast agents) in the next years